污水厂设计计算书分析.doc

污水厂设计计算书
第三章 污水处理构筑物设计计算
设计流量：
平均流量：Qa=50000t/d≈50000m3/d=2083.3 m3/h=0.579 m3/s
总变化系数：Kz= (Qa－平均流量，L/s)
=
=1.34
∴设计流量Qmax：
Qmax= Kz×Qa=1.34×50000 =67000 m3/d =2791.7 m3/h =0.775 m3/s
一、泵前中格栅
格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端、用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物。
1．设计参数：
栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s
栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=20mm
栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
单位栅渣量ω1=0.07m3栅渣/103m3污水
2．设计计算
（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽
==1.49m,则栅前水深h= B1/2=1.49/2=0.745m
（2）栅条间隙数0.775/(0.02×0.745×0.9)=53.8(取n=54)
（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01×﹙54－1﹚＋0.02×54＝1.61m
（4）进水渠道渐宽部分长度=(1.61－1.49)/2tan20°=0.16m
（其中α1为进水渠展开角）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度=0.08m
（6）过栅水头损失（h2）
因栅条边为矩形截面，取k=3，则
其中ε=β（s/e）4/3
h0：计算水头损失
k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3
ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42
（7）栅后槽总高度（H）
取栅前渠道超高h1=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h1=0.745+0.3=1.045m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.745+0.103+0.3=1.148m
（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+1.045/tanα
=0.16+0.08+0.5+1.0+1.045/tan60°
=2.34m
（9）每日栅渣量
设每日栅渣量为0.07m3/1000m3，取KZ＝1.34

采用机械清渣。
（10）计算草图如下：
二、污水提升泵房
1. 水泵选择
设计水量50000m3/d，选择用4台潜污泵(3用1备)

扬程/m
流量/(m3/h)
转速/(r/min)
轴功率/kw
叶轮直径/mm
效率/%
7.22
1210
1450
29.9
300
79.5
集水池
⑴、容积 按一台泵最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积

⑵、面积 取有效水深，则面积

⑶、泵位及安装
潜水电泵直接置于集水池内，电泵检修采用移动吊架。
三、泵后细格栅
1．设计参数：
栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s
栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm
栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
单位栅渣量ω1=0.10m3栅渣/103m3污水
2．设计计算
（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽==1.49m,则栅前水深h= B1/2=1.49/2=0.745m
（2）栅条间隙数0.775×/(0.01×0.745×0.9﹚=107.5(取n=108)
设计三组格栅，每组格栅间隙数n=36条
（3）栅槽有效宽度B2=s（n-1）+en=0.01×﹙36－1﹚＋0.01×36=0.71m
所以总槽宽为0.71×3＋0.2=2.33m（考虑中间隔墙厚0.2m）
（4）进水渠道渐宽部分长度=(2.33－1.49)／2tan20°=1.15m
（其中α1为进水渠展开角）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度=0.575m
（6）过栅水头损失（h1）
因栅条边为矩形截面，取k=3，则

其中ε=β（s/e）4/3
h0：计算水头损失
k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3
ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42
（7）栅后槽总高度（H）
取栅前渠道超高h1=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h1=0.745+0.3=1.045m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.745+0.26+0.3=1.305m
（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα=1.15＋0.575＋0.5＋1.0＋0.77／tan60°=3.67m
(9）每日栅渣量
设每日栅渣量为0.1m3/1000m3，取KZ＝1.34
(0.775×0.1×86400﹚／1.34×1000=5.00m³／d＞0.2m³／d
采用机械格栅清渣
（10）计算草图如下：
四、沉砂池
采用平流式沉砂池
设计参数
设计流量Qmax=0.775m ³／s;设计流速，设计水力停留时间
1、 长度：
2、 水流断面面积：A=Qmax／v=0.775／0.25=3.1m ²
3、 池总宽度：B=A/h2=3.1/1=3.1m,有效水深h2=1m
4、 沉砂斗容积：=3m3
其中T＝2d，X＝30m3/106m3
5、 每个沉砂斗的容积(V0)
设每一分格有2格沉砂斗，则

6、 沉砂斗各部分尺寸：
设贮砂斗底宽b1＝0.5m；斗壁与水平面的倾角60°，贮砂斗高h’3＝1.0m

7、贮砂斗容积：(V1)

8、沉砂室高度：(h3)
设采用重力排砂，池底坡度i＝6％，坡向砂斗，则
9、池总高度：(H)

10、核算最小流速
(符合要求)
五、初沉池 （选用平流式沉淀池）
1、沉淀区的表面积A；表明负荷取0

2、 沉淀部分有效水深h2
取t＝1.5h
3、 沉淀部分有效容积V
V==0.775×1.5×3600=4185m³
4、 沉淀池长度
5、 沉淀池总宽度B===64.6m
6、 沉淀池的数量：取b=5m,
n=B/b=64.6/5=12.9, 取n=13
7、 校核长宽比 L/b=21.6/5=4.3274＞4(符合要求)
8、 污泥部分所需总容积V
已知进水SS浓度=160mg/L
初沉池效率设计50％，则出水SS浓度
设污泥含水率97％，两次排泥时间间隔T=2d，污泥容重

9、每格池污泥所需容积V’
V’=266、5/13=20.5m ³
10、污泥斗容积V1，

11、污泥斗以上梯形部分污泥容积V2

12、污泥斗和梯形部分容积

13、沉淀池总高度H
取H=8m
六、A2/O工艺
设计参数
1、设计最大流量 Q=50 000m3/d
2、设计进水水质 COD=300mg/L；BOD5(S0)=220mg/L；SS=160mg/L；NH3-N=30mg/L；TP=5mg/L
3、设计出水水质 COD=60mg/L；BOD5(Se)=20mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=10mg/L；TP=1mg/L
4、设计计算，采用A2/O生物除磷工艺
BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)
回流污泥浓度XR=6 600mg/L
污泥回流比R=100%
（1） 混合液悬浮固体浓度
（2） 反应池容积V

（3） 反应池总水力停留时间

（4）各段水力停留时间和容积
厌氧：缺氧：好氧＝1：1：3
厌氧池水力停留时间，池容；
缺氧池水力停留时间，池容；
好氧池水力停留时间，池容；
（5）厌氧段总磷负荷
（6）反应池主要尺寸
反应池总容积
设反应池2组，
有效水深
单组有效面积
采用5廊道式推流式反应池，廊道宽
单组反应池长度
校核： (满足)
(满足)
取超高为1.0m，则反应池总高
(7)反应池进、出水系统计算
① 进水管
单组反应池进水管设计流量
管道流速
管道过水断面面积
管径
取出水管管径DN700mm
校核管道流速
② 回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量QR

渠道流速
取回流污泥管管径DN700mm
进水井
反应池进水孔尺寸：
进水孔过流量
孔口流速
孔口过水断面积
孔口尺寸取
进水竖井平面尺寸
出水堰及出水竖井。按矩形堰流量公式：

式中 ——堰宽，
H—堰上水头高，m

出水孔过流量
孔口流速
孔口过水断面积
孔口尺寸取
进水竖井平面尺寸
出水管。单组反应池出水管设计流量

管道流速
管道过水断面积
管径
取出水管管径DN900mm
校核管道流速
曝气系统设计计算
设计需氧量AOR。
AOR＝（去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu氧当量）+（NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N的氧当量）-反硝化脱氮产氧量
碳化需氧量D1
硝化需要量D2
反硝化脱氮产生的氧量

总需要量
最大需要量与平均需氧量之比为1.4，则

去除1kgBOD5的需氧量
① 标准需氧量
采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度3.8m，氧转移效率EA＝20％，计算温度T=25℃。

其中α=0.82 β=0.95 ρ=0.909
相应最大时标准需氧量

好氧反应池平均时供气量

最大时供气量

② 所需空气压力p

式中

③ 曝气器数量计算(以单组反应池计算)
按供氧能力计算所需曝气器数量。

供风管道计算
供风干管道采用环状布置。
流量
流速
管径
取干管管径微DN700mm
单侧供气(向单侧廊道供气)支管
流速
管径
取支管管径为DN400mm
双侧供气
流速
管径
取支管管径DN=550mm
厌氧池设备选择(以单组反应池计算) 厌氧池设导流墙，将厌氧池分成3格。每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按池容计算。
厌氧池有效容积
混合全池污水所需功率为
（8）污泥回流设备

污泥回流比
污泥回流量
设回流污泥泵房1座，内设3台潜污泵(2用1备)
单泵流量
水泵扬程根据竖向流程确定。
混合液回流设备
混合液回流泵
混合液回流比
混合液回流量
设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用1备)
单泵流量
① 混合液回流管。
混合液回流管设计
泵房进水管设计流速采用
管道过水断面积
管径
取泵房进水管管径DN900mm
校核管道流速
③ 泵房压力出水总管设计流量
设计流速采用

七、二沉池
为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。二沉池为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池，共2座。二沉池面积按表面负荷法计算，水力停留时间t=2.5h，表面负荷为1.5m3/（m2•h-1）。
1) 池体设计计算
①. 二沉池表面面积

二沉池直径， 取29.8m
②. 池体有效水深
③. 混合液浓度 ，回流污泥浓度为
为保证污泥回流浓度，二沉池的存泥时间不宜小于2h，
二沉池污泥区所需存泥容积Vw

采用机械刮吸泥机连续排泥，设泥斗的高度H2为0.5m。
④. 二沉池缓冲区高度H3=0.5m，超高为H4=0.3m，沉淀池坡度落差H5=0.63m
二沉池边总高度
⑤. 校核径深比
二沉池直径与水深比为，符合要求
2) 进水系统计算
①. 进水管计算
单池设计污水流量
进水管设计流量
选取管径DN1000mm，
流速
坡降为1000i=1.83
②. 进水竖井
进水竖井采用D2=1.5m，流速为0.1～0.2m/s
出水口尺寸0.45×1.5m²,共6个，沿井壁均匀分布。
出水口流速
③. 稳流筒计算
取筒中流速
稳流筒过流面积
稳流筒直径
3) 出水部分设计
a． 单池设计流量
b． 环形集水槽内流量
c． 环形集水槽设计
采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口，安全系数k取1.2
集水槽宽度 取
集水槽起点水深为
集水槽终点水深为
槽深取0.7m，采用双侧集水环形集水槽计算，取槽宽b=0.8m，槽中流速
槽内终点水深
槽内起点水深

校核：当水流增加一倍时，q=0.2896 m³/s，v´=0.8m/s

设计取环形槽内水深为0.6m，集水槽总高为0.6+0.3（超高）=0.9m，采用90°三角堰。
d． 出水溢流堰的设计
采用出水三角堰（90°），堰上水头（三角口底部至上游水面的高度）H1=0.05m(H2O).
每个三角堰的流量
三角堰个数
三角堰中心距（单侧出水）

4) 排泥部分设计
①． 单池污泥量
总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量
回流污泥量
剩余污泥量

集泥槽沿整个池径为两边集泥

八、接触池和加氯间
采用隔板式接触反应池
1．设计参数
设计流量：Q′=25000m3/d=289.4/s（设两座）
水力停留时间：T=0.5h=30min
设计投氯量为：ρ＝4.0mg/L
平均水深：h=2.0m
隔板间隔：b=3.5m
2．设计计算
（1）接触池容积：
V=Q′T=289.410-33060=520.9m3
表面积m2
隔板数采用2个，
则廊道总宽为B＝（2+1）3.5＝10.5m 取11m
接触池长度 取30m
长宽比
实际消毒池容积为V′=BLh=11302=660m3
池深取2＋0.3＝2.3m (0.3m为超高)
经校核均满足有效停留时间的要求
（2）加氯量计算：
设计最大加氯量为ρmax=4.0mg/L,每日投氯量为
ω＝ρmaxQ=45000010-3=200kg/d=8.33kg/h
选用3台REGAL-2100型负压加氯机（2用一备），单台加氯量8.33kg/h
九、污泥泵房
设计污泥回流泵房2座
1、设计参数
污泥回流比100％
设计回流污泥流量50000m3/d
剩余污泥量2130m3/d
污泥泵
回流污泥泵6台（4用2备），型号 200QW350-20-37潜水排污泵
剩余污泥泵4台（2用2备），型号 200QW350-20-37潜水排污泵
2、 集泥池
⑴、容积 按1台泵最大流量时6min的出流量设计

取集泥池容积50m3
⑵、面积 有效水深，面积
集泥池长度取5m，宽度

3、 泵位及安装
排污泵直接置于集水池内，排污泵检修采用移动吊架。
十、污泥浓缩池
初沉池污泥含水率大约95％
设计参数

1、浓缩池尺寸

浓缩后污泥流量Q w′=
十一、贮泥池
1、污泥量

2、贮泥池容积
设计贮泥池周期4h，则贮泥池容积

3、贮泥池尺寸

4、搅拌设备
为防止污泥在贮泥池终沉淀，贮泥池内设置搅拌设备。设置液下搅拌机1台，功率10kw。
十二、脱水间
1、 压滤机
2、加药量计算

投加量 以干固体的0.4%计
.
十三、构建筑物和设备一览表：
序号
名称
规格
数量
设计参数
主要设备

1
中格栅

细格栅
L×B＝2.34m×1.61

L×B =
3.67m×0.71m

1座
设计流量
Qd=50000m3/d
栅条间隙 d=10.0mm
栅前水深
过栅流速
HG-1200回旋式机械格栅1套
超声波水位计2套
螺旋压榨机（Φ300）1台
螺纹输送机（Φ300）1台
钢闸门（2.0X1.7m）4扇
手动启闭机（5t）4台

2

进水泵房

L × B =
20m× 13m

1座
设计流量Q=2791.7m3/h
单泵流量Q= 930.56m3/h
设计扬程H=6mH2O
选泵扬程H= 7.22mH2O
1mH2O=9800 Pa
螺旋泵（Φ1500mm,N60kw）4台，3用1备
钢闸门（2.0mX2.0m）5扇
手动启闭机（5t）5台
手动单梁悬挂式起重机（2t，Lk4m）1台

3

平流沉砂池

L×B×H=
12.5m×3.1m×2.57m

1座
设计流量
Q＝2791.7 m3/h
水平流速v= 0.25 m/s
有效水深H1= 1 m
停留时间T= 50 S

砂水分离器（Φ0.5m）2台

4

平流式初沉池

L×B×H=
21.6m×5m×8m

13座

设计流量Q= 2791.7 m3/h
表面负荷q= 2.0m3/(m2·h)
停留时间T= 2.0 d

全桥式刮吸泥机(桥长40m,线速度3m/min, N0.55X2kW) 2台
撇渣斗4个

5

曝气池

L×B×H =
70m×55m×4.5m

1座

BOD为150，经初沉池处理，降低25%

罗茨鼓风机（TSO-150，Qa15.9m3/min, P19.6kPa,N11kw）3台
消声器6个

6

辐流式二沉池

D×H=
Φ29.8m×3m

2座
设计流量Q= 2083.3m3/h
表面负荷q= 1.5m3/(m2·h)
固体负荷qs= 144～192 kgSS/(m2·d)
停留时间T= 2.5 h
池边水深H1=2 m

全桥式刮吸泥机(桥长40m,线速度3m/min, N0.55X2kW) 2台
撇渣斗4个
出水堰板1520mX2.0m
导流群板560mX0.6m

7
接触消毒池
L×B×H=
30m×11m×2m

2座
设计流量Q=2187.5 m3/h
停留时间T= 0.5 h
有效水深H1=2 m

注水泵（Q3～6 m3/h ）2台

9

加氯间

L×B=
12m×9m

1座

投氯量250 kg/d
氯库贮氯量按15d计

负压加氯机(GEGAL-2100)3台
电动单梁悬挂起重机(2.0t)1台

10

回流及剩
余污泥泵房（合建式）

L×B=
10m×5m

1座

无堵塞潜水式回流污泥泵2台
钢闸门(2.0X2.0m)2扇
手动单梁悬挂式起重机(2t)1台
套筒阀DN800mm, Φ1500mm 2个
电动启闭机（1.0t）2台
手动启闭机（5.0t）2台
无堵塞潜水式剩余污泥泵3台
第四章 平面布置
（1） 总平面布置原则
该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则。
① 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。
② 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。
③ 构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。
④ 管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。
⑤ 协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。
（2） 总平面布置结果
污水由北边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管和泵站排入河流。
污水处理厂呈长方形，东西长380米，南北长280米。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东部，占地较大的水处理构筑物在厂区东部，沿流程自北向南排开，污泥处理系统在厂区的东南部。
厂区主干道宽8米，两侧构（建）筑物间距不小于15米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于10米。

第五章 高程布置及计算
（1）高程布置原则
① 充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。
② 协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。
③ 做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。
④ 协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。
（2）高程布置结果
由于该污水处理厂出水排入市政排水总干管后，经终点泵站提升才排入河流，故污水处理厂高程布置由自身因素决定。
采用普通活性污泥法，辐流式二沉池、曝气池、初沉池占地面积较大，如果埋深设计过大，一方面不利于施工，也不利于土方平衡，故按尽量减少埋深。从降低土建工程投资考虑，出水口水面高程定为64m，则相应的构筑物和设施的高程可以从出水口逆流计算出其水头损失,从而算出来。
（3）高程计算
①构筑物水头损失
各处理构筑物水头损失估算表
构筑物名称
水头损失（m）
中格栅
0.103
细格栅
0.26
沉砂池
0.2
初沉池
0.5
二沉池

接触池
0.3

②管渠水力计算表

管渠及构筑物名称
Q
管渠设计参数
水头损失/

（m）
沿程
局部
合计

计量堰至接触池

古今名言
敏而好学，不耻下问——孔子
业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随——韩愈
兴于《诗》，立于礼，成于乐——孔子
己所不欲，勿施于人——孔子
读书破万卷，下笔如有神——杜甫
读书有三到，谓心到，眼到，口到——朱熹
立身以立学为先，立学以读书为本——欧阳修
读万卷书，行万里路——刘彝
黑发不知勤学早，白首方悔读书迟——颜真卿
书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲——于谦
书犹药也，善读之可以医愚——刘向
莫等闲，白了少年头，空悲切——岳飞
发奋识遍天下字，立志读尽人间书——苏轼
鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书——李苦禅
立志宜思真品格，读书须尽苦功夫——阮元
非淡泊无以明志，非宁静无以致远——诸葛亮
熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》
书到用时方恨少，事非经过不知难——陆游
问渠那得清如许，为有源头活水来——朱熹
旧书不厌百回读，熟读精思子自知——苏轼
书痴者文必工，艺痴者技必良——蒲松龄

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